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Hydraulische Kupplung.
Die Erfindung betrifft eine Kupplung zur Übertragung'von mechanischer Energie bei ver- änderlicher Relativgeschwindigkeit zwischen einer Kraftmaschine und den die Kraft verbrauchende Organen. Die Kupplung besteht hiebei in der Verbindung eines Zahn-oder Rollengetriebes mit einem hydraulischen Übertragungsmittel, wobei die Übersetzung mit beliebig veränderlichem Geschwindigkeitsverhältnis unter Vermeidung des bei alleiniger Verwendung von Zahnrädern und sonstigen Rädern üblichen Lärmes erfolgt. Übrigens weist die Kupplung gedrungenen, widerstandsfähigen Bau und, bezogen auf die zu übertragende Leistung, nur kleines Gewicht auf.
Zweck der Erfindung ist insbesondere die Verbesserung von hydraulischen Kupplungen mit in radialen Zylindern eines Umlaufkörpers (Rotor) eingepassten Kolben, die von einem Gehäuse umschlossen sind, dass eine Führungsschiene od. dgl. aufweist, welche dem Kolben eine hin und her gehende Bewegung erteilt, wobei der umlaufende Körper und das Gehäuse mit den die Energie abgebenden oder aufnehmenden Einheiten verbunden sind und die Übersetzung zwischen dem treibenden und dem angetriebenen Organ von dem zwischengeschalteten hydraulischen Übergangsmittel gesteuert wird.
Erfindungsgemäss weist die Kupplung einander paarweise gegenüberliegende Kolben auf, die, mit gezahnten oder glatten Rändern oder Rollen versehen, unmittelbar durch Stangen verbunden sind, welche die Kolben ständig in wirksamer Berührung mit der gezahnten oder glatten Führungsschine halten, so dass die hin und her gehende Bewegung eines Kolbens, unabhängig von der in der Vorrichtung enthaltenen Flüssigkeit, zwangsläufig die gleiche hin und her gehende Bewegung des gegenüberliegenden Kolbens bewirkt.
Die Räder oder Rollen können in (an) den äusseren Kolbenenden beweglich angeordneten Traggliedern gelagert sein, die durch Zapfen mit dem Umlaufkörper verbunden sind, so dass ein im Betriebe auftretender Rückstoss von den die Zapfenverbindung vermittelnden Gelenken und den Ankerzapfen aufgenommen wird, die Kolben demnach vollkommen frei in den Zylinder gleiten können, ohne der hinderlichen Wirkung von Stössen ausgesetzt zu sein.
Die Zeichnung veranschaulicht den Erfindungsgegenstand in beispielsweiser Ausführungsform, u. zw. ist Fig. 1 ein Querschnitt, Fig. 2 ein Längsschnitt durch die Kupplung nach der Erfindung, Fig. 3 eine Vorderansicht des Steuerventils und Fig. 4 eine Innenansicht des Kupplungsgehäuses in geänderter Ausführungsform.
In radialen Zylindern 3 eines in der Antriebswelle 1 befestigten Umlaufkörpers 4 sind Kolben 5 vorgesehen, die an ihren Aussenenden Zahnräder 6 tragen, welche mit einer z. B. kreisförmigen, innen verzahnten Führungsschiene 7 in Eingriff stehen. Die Führungsschiene 7 ist exzentrisch zur Mittelachse der getriebenen Welle 2 angeordnet und als ein-oder zweiteiliger Ring ausgebildet, der an der Innenwand eines zweiteiligen, mit der angetriebenen Welle 2 verbundenen Gehäuses 8 befestigt ist.
Im Umlaufkörper 4 sind Hohlräume vorgesehen, die betriebsmässig mit Öl gefüllt sind, um eine ausreichende Menge von Arbeitsflüssigkeit zwischen den Kolben 5 sicherzustellen.
Auch das Gehäuse 8 ist mit Öl gefüllt, um dem Auslaufen von Öl aus dem Zylinder 3 in das Gehäuse wirksam vorzubeugen.
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Je zwei der einander paarweise gegenüberliegenden Kolben 5 sind durch eine diametrale Stange 9 verbunden, so dass jedes Kolbenpaar als eine untrennbare Einheit wirkt. Solcherart wird, wenn. ein Kolben 5, bei der Bewegung des an seinem Ende angeordneten Rades 6 längs der Führungsschiene 7 in seinem Zylinder 3 verschoben wird, auch der ihm gegenüberliegende Kolben 5 in gleicher Weise bewegt. Die Kolbenbewegung ist hiebei von der im Umlaufkörper 4 vorhandenen Flüssigkeit vollständig unabhängig. Die Verbindungsstangen 9 dienen demnach nur dazu, um den Abstand zwischen den einander gegenüberliegendeu Kolben beständig genau aufrechtzuerhalten.
Jeder Zylinder3 ist durch eine Öffnung. M (Fig. 2) mit einem mittleren Hohlraum 11 verbunden, in dem ein plattenartiger Ventilkörper 12 mit an seinem Umfange und in Abstand voneinander befindlichen Ausnehmungen 13 vorgesehen ist. Diese Ausnehmungen können gegen die Öffnungen 10 des Umlaufkörpers 4 verstellt werden, was durch Betätigung eines gegabelten Hebelgestänges 14 geschieht, das mittels eines festen Stiftes 16 in der Muffe 15 und eines geneigten Schlitzes 17 in der Ventilspindel 18 eine teilweise Verdrehung der Spindel 18 und damit des Ventils 12 1) ezü"Zlicli des Umlaufkörpers 4 bewirkt. Durch die Verstellung des Ventilkörpers werden so die Zylinder 5 nach Belieben miteinander verbunden oder voneinander getrennt.
Sobald nun die Lage der Ausnehmungen 13 des Ventils 12 mit der der Öffnung 10 übereinstimmt, kann das Öl frei von einem Zylinder zum andern strömen, so dass der Umlaufkörper und die Kolben 5 mit der Antriebswelle 1 umlaufen, ohne das Gehäuse 8 in Umdrehung zu setzen. Die Kolben 5 sind hiebei mit der exzentrischen Führungsschiene 7 infolge der unveränderlichen Länge ihrer Verbindungsstangen beständig in wirksamer Berührung, während das Öl infolge der ständigen Vorwärts-und Rückwärtsbewegung der Kolben-jeder Kolben vollbringt bei einer einmaligen Umdrehung des Körpers 4 bezüglich der Führungsschiene 7 einen vollständigen Hin- und Rückgang - von einem Zylinder zum andern überströmt.
Sind hingegen die Ausnehmungen 13 ausser Deckung mit den Öffnungen 10, so werden diese durch die Leiste 19 des Ventils verschlossen. Das Öl ist dann in jeden der Zylinder 3 eingeschlossen und jede Verschiebung der Kolbenpaare 5 in den Zylindern hintangehalten.
Die Zahnräder 6, die sich an den bei der Drehung des Umlaufkörpers am weitesten vorgeschobenen Kolbens 5 befinden, gelangen derart in Sperrstellung bezüglich der Führungsschiene 7, so dass die Welle 2 nunmehr gemeinsam mit der Welle 1 umläuft.
Wird dem freien Überströmen des Öls von einem Zylinder zum andern durch nur teilweise Verdrehung des Ventilkörpers 12 gegen die Öffnungen 10 ein mehr oder minder grosser
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so dass eine Umlaufbewegung des Gehäuses 8 oder eine Verzögerung der Umlaufgeschwindig- keit der Welle bewirkt wird. Die Strömung des Öls zwischen den Zylindern kann derart durch Regelung von vollständig unbehindertem Fliessen über allmählich anwachsende Strömungs- widerstände bis zur vollständigen Verhinderung jeder Strömung abgedrosselt werden, so dass bei stetig vermindertem Schlupf der Kupplungshälften (Umlaufkörper 4 und Gehäuse 8) schliesslich, deren vollkommene Kupplung erzielt wird.
Durch kleine Änderungen des Stromungswider- standes durch Betätigung des Ventils 12 kann das Übersetzungsverhältnis der treibenden Welle 1 zur angetriebenen Welle 2 beliebig geregelt werden.
Ist, wie dies z. B. bei Kraftwagenantrieben der Fall ist, die Drehungsgeschwindigkeit des mit dem Umlaufkörper 4 fest verbundenen Motors veränderlich, dann bildet die Kupplung bei entsprechender Anordnung der Öffnungen 10 ein innerhalb gewisser Grenzen beliebig (feinstufig) regelbares Getriebe, da jedes Anwachsen der Motorgeschwindigkeit ein Anwachsen des Strömungswiderstandes für das Öl im Umlaufkörper 4 bedingt. Unter Umständen könnte daher von der Anordnung des Ventils 12 ganz abgesehen werden, obgleich auch dann eine Einrichtung zum Regeln des Querschnittes der Öffnungen 10 wünschenswert ist, um Änderungen
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schwindigkeit im Umlaufkörper 4 beim Strömen zwischen den Zylindern 3 ändert.
Da einander diametral gegenüberstehende Kolben 5 durch die Stangen 9 fest verbunden sind, ist jede unabhängige Bewegung eines Kolbens bezüglich des mit ihm zusammenwirkenden Kolbens vollständig ausgeschlossen. Es kann daher auch kein Entweichen von Öl längs des Kolbens in das Gehäuse 8 stattfinden. Derart ist das Öl im Gehäuse 8 und in den Hohlräumen des Umlaufkörpers 4 ständig im Gleichgewicht, vorausgesetzt, dass auch das Gehäuse 8 mit Öl ständig vollkommen angefüllt ist.
Die Zahnräder s sind von Lagergliedern 20 getragen, die an den Aussenenden der Kolben 5 gleiten können und mittels metallischer Lenker 21 und durch Zapfen, 22 mit dem Umlaufkörper 4 verbunden sind. Ein auf das Treibglied ausgeübter Riickstoss wird demnach von den Lenkern 21 und den Zapfen 22 aufgenommen, so dass die Kolben 5 in ihren
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Zylindern 3 gleiten können, ohne Stosswirkungen ausgesetzt zu sein. Bei der dargestellten Anordnung der Zahnräder 6 müssen die Aussenenden der Kolben auch in deren weitest vorgeschobener Stellung nicht aus den Zylindern ragen, so dass die Kolben von den Zylinderwänden stets wirksam geführt werden.
Auch wird der Rand 23 des Ventilkörpers 12 durch den auf seine Oberfläche wirkenden Öldruck beständig gegen den Endflansch 24 der Welle 1 gepresst, so dass ein Entweichen von Öl aus der Ausnehmung 11 des Umlaufkörpers in den Kanal 25 praktisch ausgeschlossen ist. Doch können an der Spindel 18 federnde Ringe vorgesehen sein, die den Ölverlust zwischen der Spindel und ihrem Führungskanal 25 weiter begrenzen.
Überdies ist an der Welle 1 eine schraubenförmige Spritznut 26 gebildet, die Öl, das etwa zwischen dieser Welle und der Hülse 27 entweichen will, während der Umlaufkörper und das Gehäuse sich verschieden schnell drehen, zum Gehäuse 8 zurückbefördert. Auch eine Dichtung 28 mit einer einstellbaren Stopfbüchsenbrille 29 ist am Gehäuse angeordnet, um ein Entweichen von Öl durch die Hülse 27 zu verhindern.
Ferner sind am Gehäuse 8 in Abstand befindliche Behälter 30 angeordnet, die Öl zum Ersatz für das bei langem Gebrauch aus dem Gehäuse 8 entwichen Öl enthalten. Das zu- sätzliche Öl wird über Kugelventile 31 selbsttätig mittels unter Federdruck stehender Kolben 32 nachgefüllt, sobald sich die Kupplung in Ruhe befindet. Mit Rückschlagventilen versehene Kanäle können in den Kolben 5 zum Nachfüllen der Zylinder 3 mit 01 vorgesehen sein.
Bei der Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 4 ist die Führungsschiene 7a mit glatter wirksamer Oberfläche ausgebildet, mit der glatte Rollen zusammenwirken, die, an den Enden der Kolben 5 angeordnet, die Zahnräder 6 ersetzen.
Mannigfache Abänderungen des Erfindungsgegenstandes sind möglich. So kann die Welle 2 als treibende, die Welle 1 als angetriebene Welle wirken. Auch kann z. B. die feste Verbindung von je zwei einander gegenüberliegenden Kolben statt mittels Stangen durch andere Mittel bewerkstelligt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Hydraulische Kupplung, gekennzeichnet durch einander paarweise gegenüberliegende Kolben (5), die, durch Stangen (9) od. dgl. paarweise miteinander verbunden, gezahnte oder glatte Rollen, Räder (6) od. dgl. tragen, welche die Kolben (5) in wirksamer Berührung mit einer verzahnten oder glatten Führungsschiene (7 bzw. 7a) halten, so dass die hin und her gehende Bewegung jedes Kolbens, unabhängig von der in der Kupplung vorgesehenen Flüssigkeit, zwangsläufig die gleiche Bewegung des mit ihm verbundenen Kolbens bewirkt.
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Hydraulic clutch.
The invention relates to a clutch for the transmission of mechanical energy with a variable relative speed between an engine and the organs consuming the force. The coupling consists in the connection of a toothed or roller drive with a hydraulic transmission means, the transmission being carried out with a speed ratio that can be changed as desired, avoiding the noise that is common when only gears and other wheels are used. Incidentally, the clutch has a compact, robust construction and, in relation to the power to be transmitted, only low weight.
The purpose of the invention is in particular to improve hydraulic clutches with pistons fitted into radial cylinders of a rotating body (rotor), which pistons are enclosed by a housing that has a guide rail or the like which gives the piston a reciprocating movement, whereby the rotating body and the housing are connected to the energy-emitting or receiving units and the transmission between the driving and the driven organ is controlled by the interposed hydraulic transfer means.
According to the invention, the coupling has pistons lying opposite one another in pairs, which, provided with toothed or smooth edges or rollers, are directly connected by rods which keep the pistons in constant effective contact with the toothed or smooth guide rail, so that the back and forth movement of a piston, regardless of the liquid contained in the device, inevitably causes the same reciprocating movement of the opposite piston.
The wheels or rollers can be mounted in (on) the outer piston ends movably arranged support members, which are connected to the rotating body by pegs, so that a recoil occurring in the company is absorbed by the joints mediating the peg connection and the anchor pegs, the pistons therefore completely can slide freely into the cylinder without being exposed to the nuisance of impacts.
The drawing illustrates the subject matter of the invention in an exemplary embodiment, u. Between Fig. 1 is a cross section, Fig. 2 is a longitudinal section through the coupling according to the invention, Fig. 3 is a front view of the control valve and Fig. 4 is an interior view of the coupling housing in a modified embodiment.
In radial cylinders 3 of a rotating body 4 fixed in the drive shaft 1, pistons 5 are provided which carry gears 6 at their outer ends, which with a z. B. circular, internally toothed guide rail 7 are in engagement. The guide rail 7 is arranged eccentrically to the center axis of the driven shaft 2 and is designed as a one-part or two-part ring which is fastened to the inner wall of a two-part housing 8 connected to the driven shaft 2.
In the recirculating body 4 cavities are provided which are filled with oil during operation in order to ensure a sufficient amount of working fluid between the pistons 5.
The housing 8 is also filled with oil in order to effectively prevent oil from leaking out of the cylinder 3 into the housing.
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Two of the pistons 5 opposite one another in pairs are connected by a diametrical rod 9 so that each piston pair acts as an inseparable unit. Such will be when. a piston 5, when the wheel 6 arranged at its end is moved along the guide rail 7 in its cylinder 3, the piston 5 opposite it also moves in the same way. The piston movement is completely independent of the liquid present in the circulating body 4. The connecting rods 9 therefore only serve to constantly and accurately maintain the spacing between the opposing pistons.
Each cylinder3 is through an opening. M (Fig. 2) connected to a central cavity 11 in which a plate-like valve body 12 is provided with recesses 13 located on its circumference and at a distance from one another. These recesses can be adjusted against the openings 10 of the circulating body 4, which is done by actuating a forked lever linkage 14, which by means of a fixed pin 16 in the sleeve 15 and an inclined slot 17 in the valve spindle 18, a partial rotation of the spindle 18 and thus the Valve 12 1) in addition to the circumferential body 4. By adjusting the valve body, the cylinders 5 are connected to one another or separated from one another as desired.
As soon as the position of the recesses 13 of the valve 12 matches that of the opening 10, the oil can flow freely from one cylinder to the other, so that the rotating body and the piston 5 rotate with the drive shaft 1 without setting the housing 8 in rotation . The pistons 5 are constantly in effective contact with the eccentric guide rail 7 due to the invariable length of their connecting rods, while the oil, as a result of the constant forward and backward movement of the pistons, makes each piston complete with a single rotation of the body 4 with respect to the guide rail 7 Back and forth - overflowing from one cylinder to the other.
If, on the other hand, the recesses 13 are out of alignment with the openings 10, these are closed by the strip 19 of the valve. The oil is then enclosed in each of the cylinders 3 and any displacement of the piston pairs 5 in the cylinders is prevented.
The gears 6, which are located on the piston 5 advanced furthest when the rotating body rotates, move into a blocking position with respect to the guide rail 7 so that the shaft 2 now rotates together with the shaft 1.
If the free overflow of the oil from one cylinder to the other becomes more or less large due to only partial rotation of the valve body 12 against the openings 10
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so that a rotational movement of the housing 8 or a delay in the rotational speed of the shaft is effected. The flow of the oil between the cylinders can be throttled by regulating completely unhindered flow through gradually increasing flow resistances up to the complete prevention of any flow, so that with steadily reduced slip of the coupling halves (circulating body 4 and housing 8), their perfect coupling is achieved.
The transmission ratio of the driving shaft 1 to the driven shaft 2 can be regulated as required by making small changes in the flow resistance by actuating the valve 12.
Is how this z. B. is the case with motor vehicle drives, the speed of rotation of the motor firmly connected to the rotating body 4 is variable, then the coupling forms, with the appropriate arrangement of the openings 10, within certain limits arbitrarily (finely) adjustable gear, since every increase in the motor speed an increase in the flow resistance conditional for the oil in the circulating body 4. Under certain circumstances, the arrangement of the valve 12 could therefore be completely dispensed with, although even then a device for regulating the cross section of the openings 10 is desirable in order to make changes
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speed in the recirculating body 4 when flowing between the cylinders 3 changes.
Since diametrically opposed pistons 5 are firmly connected by the rods 9, any independent movement of a piston with respect to the piston cooperating with it is completely excluded. There can therefore also be no escape of oil along the piston into the housing 8. In this way, the oil in the housing 8 and in the cavities of the circulating body 4 is constantly in equilibrium, provided that the housing 8 is also always completely filled with oil.
The gears s are supported by bearing members 20 which can slide on the outer ends of the pistons 5 and are connected to the rotating body 4 by means of metallic links 21 and pins 22. A recoil exerted on the drive member is accordingly absorbed by the links 21 and the pins 22, so that the pistons 5 in their
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Cylinders 3 can slide without being exposed to impacts. In the illustrated arrangement of the gears 6, the outer ends of the pistons do not have to protrude from the cylinders, even in their most advanced position, so that the pistons are always effectively guided by the cylinder walls.
The edge 23 of the valve body 12 is also constantly pressed against the end flange 24 of the shaft 1 by the oil pressure acting on its surface, so that an escape of oil from the recess 11 of the circulating body into the channel 25 is practically impossible. However, resilient rings can be provided on the spindle 18, which further limit the oil loss between the spindle and its guide channel 25.
In addition, a helical spray groove 26 is formed on the shaft 1, which conveys back to the housing 8 oil that wants to escape between this shaft and the sleeve 27 while the recirculating body and the housing rotate at different speeds. A seal 28 with an adjustable gland flange 29 is also arranged on the housing in order to prevent oil from escaping through the sleeve 27.
Furthermore, containers 30 located at a distance are arranged on the housing 8 and contain oil to replace the oil which has escaped from the housing 8 during prolonged use. The additional oil is automatically refilled via ball valves 31 by means of pistons 32 which are under spring pressure as soon as the clutch is at rest. Channels provided with check valves can be provided in the piston 5 for refilling the cylinder 3 with 01.
In the embodiment of the invention according to FIG. 4, the guide rail 7a is designed with a smooth, effective surface, with which smooth rollers cooperate which, arranged at the ends of the pistons 5, replace the gears 6.
Various changes to the subject matter of the invention are possible. So shaft 2 can act as a driving shaft, shaft 1 as a driven shaft. Also z. B. the fixed connection of two opposing pistons can be accomplished by other means instead of rods.
PATENT CLAIMS:
1. Hydraulic coupling, characterized by mutually opposing pistons (5) which, connected to one another in pairs by rods (9) or the like, carry toothed or smooth rollers, wheels (6) or the like, which carry the pistons (5 ) in effective contact with a toothed or smooth guide rail (7 or 7a) so that the reciprocating movement of each piston, regardless of the fluid provided in the coupling, inevitably causes the same movement of the piston connected to it.